Хеймдалль (др.-сканд. Heimdallr) — бог из германо-скандинавской мифологии. Его дом — Химинбьёрг («небесные горы»), располагается вблизи моста Биврёст, соединяющего небо с землёй. Именем этого бога назван любительский спутник, который в сентябре 2018 года отправится на окололунную орбиту.Спутник Хеймдалль принадлежит радиолюбительскому объединению по спутниковой радиосвязи (AMSAT) С помощью спутниковых ретрансляторов радиолюбители могут проводить в УКВ диапазонах связи на дальние расстояния. Время связи на одном витке 12–20 минут. Есть достаточно много радиолюбителей, работающих через наш естественный пассивный ретранслятор — Луну. Такая техника связи называется EME. Этот вид связи намного технически сложнее, чем через околоземные спутники, и требует специального оборудования.
В 2018 году ситуация изменится — на окололунной орбите окажется активный радиолюбительский спутник-ретранслятор.
Спутник выполнен в наиболее распространенном, на данное время, формате 6U Cubesat (10?20?30 см), имеет стабилизацию по трем осям и массу около 8 кг. Он будет иметь двигатели ориентации, работающие на сжатом газе, для гашения инерции и звёздный датчик для определения ориентации в пространстве. Выдвижные, на карданном подвесе, панели солнечных батарей будут иметь мощность до 100 Вт, а электрический ракетный двигатель будет использоваться для достижения окололунной орбиты. На одной из сторон аппарата будет комбинация всенаправленных и направленных патч-антенн.
Первая часть миссии заключается в достижении окололунной орбиты, в ходе миссии будет осуществляться слежение за спутником, получение телеметрии и управление им (TT&C). Вторая часть заключается в проведении эксперимента по использованию нисходящей линии связи данных. И в заключительной часть миссии, которая продлится до конца существования спутника, на лунной орбите будет использоваться двухсторонний радиоретранслятор и аналоговый радиоретранслятор.
Нисходящее линии связи
• Всенаправленный: 10,451 ГГц ± 0,5 МГц
• Направленный: 10,4575 ГГц ± 3,5 МГц
• Аналоговый транспондер: 10,4665 ГГц ± 2,0 МГц
Для первой части миссии (TT&C) будет использоваться система кодирования 300 bps BPSK 1/2 rate viterbi Ranging 1.5 Mbps BPSK DSSS. Во второй части миссии — 4.5 Mbps QPSK ? rate DVB-S2. В заключительной части миссии — 25 kbps BPSK 1/5 rate DVB-S2.
Восходящие линий связи
• Всенаправленный: 5,651 ГГц ± 0,5 МГц
• Направленный: 5,6575 ГГц ± 3,5 МГц
• Аналоговый транспондер: 5,665 ГГц ± 2 МГц
Предполагается, что для работы со спутником будет необходима параболическая антенна на 1-2 метра и разработанное АМСАТ оборудование для наземной станции.
Разработчики спутника являются одними из участников NASA Cube Quest Challenge, цель которого способствовать развитию инноваций в сфере движения и связи малых космических аппаратов вблизи Луны и за ее пределами.
Комментарии (9)
oe24y
09.09.2016 14:51Объясните, неужели мощности передатчика хватит, чтобы послать сигнал на 400 000 км до Земли?
Rumlin
09.09.2016 15:21рекорд от польского радиолюбителя — 2 316 759 км https://geektimes.ru/post/242566/
DryominG
09.09.2016 16:35+2Да, конечно. Сразу пример: Вояджер-2 находится на расстоянии более 16 млрд км от Земли и имеет два передатчика разных диапазонов с мощностями передачи 23 и 28 Вт — этого достаточно, чтобы принимать с него данные, а чувствительности его приёмников достаточно, чтобы его перепрошить с Земли (пару раз это уже пришлость сделать). Здесь играют роль не только мощности передаваемого сигнала, т. е. мощности передатчиков, но и чувствительность приёмников, отношение сигнал/шум, способ модуляции и метод шифрования.
В данный момент, например, с Вояджером-2 общается 34-м тарелка DSS-34 (Deep Space Station 34) Сети дальней космической связи НАСА (Deep Space Network, DSN).
Её параметры можно посмотреть тут:
http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/104/104H.pdf.
Параметры же Вояджера можно посмотреть тут:
http://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso4--Voyager_new.pdf
Если вкратце, то более узконаправленная антенна (мы передаём и принимает не во все стороны, а лишь в/из определённого участка пространства) и более высокая чувствительность приёмника (способность услышать то, что нужно на фоне шума источников радиосигналов на Земле, из космоса, шума самого пространства) решают задачи такой далёкой связи, даже как связь с Вояджером. Луна в 40 000 раз ближе, чем Вояджер-2, а значит сигнал от того же Вояджера будет в (40 000)^2 раз сильнее, если бы он находился на орбите Луны, что давало бы (опуская различные нюансы, а то меня сейчас суровые антенщики порежут) сигнал в 1000 раз больший, чем мощность близлежащей сотовой станции.
Mad__Max
10.09.2016 02:53+1Интересный документ. По оценкам из него — если бы не падение мощности источника энергии и деградация электроники, то на низкой скорости Вояджерами связь можно было бы поддерживать еще аж до 2050х годов, когда они окажутся еще в 2 с лишним раза дальше чем сейчас, а мощность сигнала упадет еще в 4-5 раз.
Причем все это «обычными» тарелками DSN.
Каким-нибудь крупным научным радиотелескопом сигнал можно было бы принимать еще сотни лет полета — главное, чтобы работал сам передатчик.Rumlin
10.09.2016 10:02Где-то попадалось, что связь между двумя антеннами диаметром в 70 метров возможна на расстоянии 10 световых лет.
DryominG
10.09.2016 13:02+2Можно посчитать быстро Link Budget используя калькулятор:
https://www.pasternack.com/t-calculator-link-budget.aspx
Вот данные 70-и метровых антенн:
http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/101/101E.pdf
http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/205/205D.pdf
Сейчас с Новых Горизонтов приходит сигнал мощностью порядка -140dBm, а на расстоянии 10 св. лет, используя одинаковые 70-и метровые тарелки, будет около -136dBm, что замечательно. Осталось смириться со скоростью передачи в пару бит в час, если не медленнее =) Во втором документе есть графики, где показывают зависимость скорости передачи данные от расстояния для этих антенн и стандартного космического аппарата.Mad__Max
11.09.2016 03:21+1Хорошие все-таки у них там приемники, -140 дБм это мощность принимаемого сигнала порядка 10^-17 Вт ( 0.00000000000000001 Вт — для наглядности). Еще и скорость относительно приличная поддерживается при таком сигнале.
А насчет скорости — по тем же графикам видно, что ниже примерно 100 бит/секунду они переходят в горизонтальную линию. Т.е. дальнейшее снижение скорости / упрощение кодирования сигнала уже не дает выигрыша в дальности (чувствительности приема на фоне шума), на этих скоростях важно только хватает мощности пришедшего сигнала чтобы в принципе его можно было отличить его от шума или нет.
Так что если уж экстраполировать — то межзвездный(до самых ближайших звезд) линк на десятках бит/сек при использовании современных современных технологий это просто отлично.
Еще забавный момент из графиков — там есть графики дальности и скорости для изотропного приемника. Если будет передавать подобная 70-метровая тарелка DSN то ее сигнал на расстоянии до нескольких астрономических единиц (т.е. например на Марсе или на Венере или Меркурии) можно принять буквально «на кусок проволки». Ну разумеется если она направлена в соответствующую сторону.
DryominG
Очевидно появление группы радиолюбителей, предпочитающий «старый добрый тёплый ламповый» способ связи через отражение радиоволн от лунной поверхности, с вытекающими «принятые данные мягче, имеют более богатый низкочастотный спектр, фильтруются песком на поверхности Луны, чем придают чистоту данным, отбрасывая высокие частоты»)